-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Nachführtyp-Laserinterferometer.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Ein
Nachführtyp-Laserinterferometer dient als Vorrichtung zum
Messen eines Abstands zu einem beweglichen Körper. Ein
Beispiel für ein Nachführtyp-Laserinterferometer
des Standes der Technik ist in der
ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2008-128899 offenbart. Das in dem obigen Patentdokument
offenbarte Nachführtyp-Laserinterferometer teilt einen
Laserlichtstrahl in einen Messlichtstrahl und einen Bezugslichtstrahl.
Das Interferometer emittiert das Messlicht in Richtung eines Retroreflektors,
der an dem beweglichen Körper angebracht ist. Das Interferometer
führt einen Steuerungsverarbeitung auf eine solche Weise
durch, dass der Verschiebungsbetrag von Rückkehrlicht,
das sich von dem Retroreflektor zurück ausbreitet, in einen vorgegebenen
Bereich fallen sollte, wodurch es den Retroreflektor weiter verfolgt.
Das Bezugslicht wird von der Bezugsebene reflektiert. Das von der
Bezugsebene reflektierte Bezugslicht und das sich von dem Retroreflektor
zurück ausbreitende Rückkehrlicht werden zu Interferenzlicht.
Das Interferometer nutzt das Interferenzlicht, um einen Abstand
von sich zum Retroreflektor (beweglichen Körper) zu messen.
-
Rückwärts
gerichtetes Licht, das sich von einem Retroreflektor zurück
ausbreiten soll, kehrt nicht tatsächlich zu einem Interferometer
zurück, wenn Messlicht nicht korrekt auf den Retroreflektor
gerichtet ist oder wenn es ein Hindernis zwischen dem Interferometer
und dem Retroreflektor gibt. In ei nem solchen Fall verliert das
Nachführtyp-Laserinterferometer des Standes der Technik
den Retroreflektor aus dem Blick und setzt somit das Emittieren
von Messlicht blind in die verlorene Richtung fort. Aus diesem Grund
kann das Nachführtyp-Laserinterferometer des Standes der
Technik die Messung eines beweglichen Objekts nicht wieder aufnehmen,
wenn das Interferometer den Retroreflektor aus dem Blick verliert,
was ein Problem ist, das es noch zu lösen gilt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
Vorteil einiger Aspekte der Erfindung ist die Bereitstellung eines
Nachführtyp-Laserinterferometers, das imstande ist, eine
Messung selbst dann wieder aufzunehmen, wenn das Interferometer
einen Retroreflektor aus dem Blick verliert.
-
Ein
Nachführtyp-Laserinterferometer gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung weist die folgenden Merkmale auf. Das
Nachführtyp-Laserinterferometer beinhaltet eine Lichtquelle,
einen Retroreflektor, eine Bezugsebene, einen ersten Lichtempfangsabschnitt
(bzw. eine erste Lichtempfangseinrichtung), einen zweiten Lichtempfangsabschnitt
(bzw. eine zweite Lichtempfangseinrichtung), einen Änderungsmechanismus,
einen Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt (bzw. eine Änderungsmechanismus-Steuerungseinrichtung)
und einen Abstandsberechnungsabschnitt (bzw. eine Abstandsberechnungseinrichtung).
Der Retroreflektor ist an einem Bewegungselement angebracht und
reflektiert sich von der Lichtquelle ausbreitendes Licht. Die Bezugsebene
reflektiert von der Lichtquelle kommendes Licht. Der erste Lichtempfangsabschnitt
empfängt aus Rückkehrlicht und Bezugslicht umgewandeltes
Interferenzlicht. Das Rückkehrlicht breitet sich zurück
von dem Retroreflektor aus. Das Bezugslicht wird an der Bezugsebene
reflektiert. Der erste Lichtempfangsabschnitt gibt ein Licht-Empfangen-Signal in
Abhängigkeit von der Lichtempfangsmenge und einer Änderung
des Abstands zum Retroreflektor bei Empfang des Interferenzlichts
aus. Der zweite Lichtempfangsabschnitt empfängt das Rückkehrlicht,
um ein Licht-Empfangen-Signal in Abhängigkeit von der Licht empfangsmenge
und dem Verschiebungsbetrag des Rückkehrlichts auszugeben.
Der Änderungsmechanismus ändert eine Emissionsrichtung
des sich von der Lichtquelle ausbreitenden Lichts. Der Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt
steuert den Änderungsmechanismus auf der Grundlage des von
dem zweiten Lichtempfangsabschnitt ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals
auf eine solche Weise, dass der Verschiebungsbetrag in einen vorgegebenen
Bereich fallen sollte, um den Änderungsmechanismus zu veranlassen,
den Retroreflektor weiter zu verfolgen. Der Abstandsberechnungsabschnitt berechnet
den Abstand von einem vorgegebenen Bezugspunkt bis zum Retroreflektor
mittels des von dem ersten Lichtempfangsabschnitt ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals.
Der Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt beinhaltet
einen ersten Beurteilungsabschnitt (bzw. eine erste Beurteilungseinrichtung),
einen zweiten Beurteilungsabschnitt (bzw. eine zweite Beurteilungseinrichtung),
einen Musteremissions-Steuerungsabschnitt (bzw. eine Musteremissions-Steuereinrichtung)
und einen Nachführ-Steuerungsabschnitt (bzw. eine Nachführ-Steuerungseinrichtung).
Der erste Beurteilungsabschnitt beurteilt, ob zumindest eine der
Lichtempfangsmenge am ersten Lichtempfangsabschnitt und der Lichtempfangsmenge
am zweiten Lichtempfangsabschnitt nicht größer
als ein vorgegebener erster Schwellwert ist oder nicht, der für
jeden von den ersten und zweiten Lichtempfangsabschnitten individuell
eingestellt wird. Der Musteremissions-Steuerungsabschnitt steuert
den Änderungsmechanismus auf eine solche Weise, dass sich
das von der Lichtquelle ausbreitende Licht entlang eines vorgegebenen
Musters in einem Fall emittiert werden sollte, in dem von dem ersten
Beurteilungsabschnitt beurteilt wurde, dass zumindest eine von der
Lichtempfangsmenge an dem ersten Lichtempfangsabschnitt und der
Lichtempfangsmenge an dem zweiten Lichtempfangsabschnitt nicht größer
als der vorgegebene erste Schwellwert ist. Der zweite Beurteilungsabschnitt
beurteilt, ob sowohl die Lichtempfangsmenge an dem ersten Lichtempfangsabschnitt als
auch die Lichtempfangsmenge am zweiten Lichtempfangsabschnitt größer
als oder nicht weniger als vorgegebene zweite Schwellwerte sind
oder nicht, die jeweils für den ersten und zweiten Lichtempfangsabschnitt
eingestellt werden. Der Nachführ-Steuerungsabschnitt steuert
den Änderungsmechanismus auf eine solche Weise, dass der
Verschiebungsbetrag in den vorgegebenen Bereich fallen sollte, um
den Änderungsmechanismus zu veranlassen, den Retroreflektor
in einem Fall weiter zu verfolgen, in dem von dem zweiten Beurteilungsabschnitt beurteilt
worden ist, dass die Lichtempfangsmenge an dem ersten Lichtempfangsabschnitt
und die Lichtempfangsmenge an dem zweiten Lichtempfangsabschnitt
beide größer als oder nicht weniger als die vorgegebenen
zweiten Schwellwerte sind.
-
In
der Konfiguration eines Nachführtyp-Laserinterferometers
gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung steuert
der Musteremissions-Steuerungsabschnitt den Änderungsmechanismus
auf eine solche Weise, dass sich das von der Lichtquelle ausbreitende
Licht entlang eines vorgegebenen Musters in einem Fall emittiert
werden sollte, in dem von dem ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt
wurde, dass zumindest eine von der Lichtempfangsmenge an dem ersten
Lichtempfangsabschnitt und der Lichtempfangsmenge an dem zweiten
Lichtempfangsabschnitt nicht größer als der vorgegebene
erste Schwellwert ist. Dann bewirkt der Nachführ-Steuerungsabschnitt,
dass der Änderungsmechanismus den Retroreflektor in einem
Fall weiter verfolgt, in dem von dem zweiten Beurteilungsabschnitt
beurteilt worden ist, dass die Lichtempfangsmenge an dem ersten
Lichtempfangsabschnitt und die Lichtempfangsmenge an dem zweiten
Lichtempfangsabschnitt beide größer als oder nicht
weniger als die vorgegebenen zweiten Schwellwerte während
einer Zeitdauer sind, in der der Musteremissions-Steuerungsabschnitt
den Änderungsmechanismus für die Emission des
sich von der Lichtquelle ausbreitenden Lichts entlang des vorgegebenen
Musters steuert. Ein Nachführtyp-Laserinterferometer gemäß dem obigen
Aspekt der Erfindung, das nachstehend einfach als Interferometer
bezeichnet sein kann, emittiert entlang des vorgegebenen Musters
einen Lichtstrahl, um nach dem Retroreflektor zu suchen, wenn es
den Retroreflektor aus dem Blick verliert. Bei Erfassung des Retroreflektors
kann das Interferometer den Retroreflektor wieder weiter verfolgen.
Daher ist es möglich, eine Messung selbst dann wieder aufzunehmen,
wenn das Interferometer den Retroreflektor aus dem Blick verliert.
-
Ein
Nachführtyp-Laserinterferometer gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung weist die folgenden Merkmale auf. Das
Nachführtyp-Laserinterferometer beinhaltet eine Lichtquelle,
einen Retroreflektor, eine Bezugsebene, einen ersten Lichtempfangsabschnitt,
einen zweiten Lichtempfangsabschnitt, einen Änderungsmechanismus,
einen Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt und einen
Abstandsberechnungsabschnitt. Der Retroreflektor ist an einem Bewegungselement
angebracht und reflektiert sich von der Lichtquelle ausbreitendes
Licht. Die Bezugsebene reflektiert Licht, das von der Lichtquelle
kommt. Der erste Lichtempfangsabschnitt empfängt aus Rückkehrlicht
und Bezugslicht umgewandeltes Interferenzlicht. Das Rückkehrlicht
breitet sich zurück vom Retroreflektor aus. Das Bezugslicht
wird von der Bezugsebene reflektiert. Der erste Lichtempfangsabschnitt
gibt ein Licht-Empfangen-Signal in Abhängigkeit von der
Lichtempfangsmenge und einer Änderung des Abstands zum
Retroreflektor bei Empfang des Interferenzlichts aus. Der zweite
Lichtempfangsabschnitt empfängt das Rückkehrlicht,
um ein Licht-Empfangen-Signal in Abhängigkeit von der Lichtempfangsmenge
und dem Verschiebungsbetrag des Rückkehrlichts auszugeben.
Der Änderungsmechanismus ändert eine Emissionsrichtung
des sich von der Lichtquelle ausbreitenden Lichts. Der Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt
steuert den Änderungsmechanismus auf der Grundlage des von
dem zweiten Lichtempfangsabschnitt ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals
auf eine solche Weise, dass der Verschiebungsbetrag in einen vorgegebenen
Bereich fallen sollte, um den Änderungsmechanismus zu veranlassen,
den Retroreflektor weiter zu verfolgen. Der Abstandsberechnungsabschnitt berechnet
den Abstand von einem vorgegebenen Bezugspunkt bis zum Retroreflektor
mittels des von dem ersten Lichtempfangsabschnitt ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals.
Der Änderungsmechanismus-Steuerungsabschnitt beinhaltet
einen ersten Beurteilungsabschnitt, einen zweiten Beurteilungsabschnitt,
einen Musteremissions-Steuerungsabschnitt und einen Nachführ-Steuerungsabschnitt.
Der erste Beurteilungsabschnitt beurteilt auf der Grundlage, ob
eines der Licht-Empfangen-Signale, die jeweils nur von den ersten
und zweiten Lichtempfangsabschnitten ausgegeben werden, ob die Lichtempfangsmenge
an dem einen Lichtempfangsabschnitt nicht größer
als der vorgegebene erste Schwellwert ist oder nicht. Der Musteremissions-Steuerungsabschnitt
steuert den Änderungsmechanismus auf eine solche Weise,
dass sich das von der Lichtquelle ausbreitende Licht entlang eines
vorgegebenen Musters in einem Fall emittiert werden sollte, in dem
von dem ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt wurde, dass die Lichtempfangsmenge
an dem einen Lichtempfangsabschnitt nicht größer
als der vorgegebene erste Schwellwert ist. Der zweite Beurteilungsabschnitt beurteilt
auf der Grundlage des einen der Licht-Empfangen-Signale, die jeweils
nur von den ersten und zweiten Lichtempfangsabschnitten ausgegeben
werden, ob die Lichtempfangsmenge an dem einen Lichtempfangsabschnitt
größer als oder nicht weniger als der vorgegebene
zweite Schwellwert ist oder nicht. Der Nachführ-Steuerungsabschnitt
steuert den Anderungsmechanismus auf eine solche Weise, dass der
Verschiebungsbetrag in den vorgegebenen Bereich fallen sollte, um
den Änderungsmechanismus zu veranlassen, den Retroreflektor
in einem Fall weiter zu verfolgen, in dem von dem zweiten Beurteilungsabschnitt
beurteilt worden ist, dass die Lichtempfangsmenge an dem einen Lichtempfangsabschnitt
größer als oder nicht weniger als der vorgegebene
zweite Schwellwert ist.
-
Da
ein Interferometer gemäß dem zweiten Aspekt der
Erfindung einige Merkmale aufweist, die die gleichen wie diejenigen
eines Interferometers gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung sind, erzeugt es die gleichen oder ähnliche
vorteilhafte Wirkungen. Neben diesen Wirkungen bietet ein Interferometer gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung den Vorteil einer einfacheren Konfiguration,
da auf der Grundlage von einem der Licht-Empfangen-Signale, die
jeweils nur von den ersten und zweiten Lichtempfangsabschnitten
ausgegeben werden, beurteilt wird, ob das Interferometer den Retroreflektor
nun aus dem Blick verloren hat oder nicht und ob das Interferometer
nun den Retroreflektor gefunden hat oder nicht.
-
In
einem Nachführtyp-Laserinterferometer gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung oder dem zweiten Aspekt der Erfindung
ist es bevorzugt, dass das vorgegebene Muster ein Spiralmuster ist,
das vorzugsweise an einem gegebenen Punkt beginnt und von dem gegebenen
Punkt nach außen weg verläuft, wobei es sich vorzugsweise
um den gegebenen Punkt als Mitte des Spiralmusters auf einer Ebene dreht;
der gegebene Punkt liegt vorzugsweise in einer Emissionsrichtung
von Licht, das sich von der Lichtquelle ausbreitet, wenn von dem
ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt wird, dass die Lichtempfangsmenge
nicht größer als der vorgegebene erste Schwellwert
ist; die Ebene geht vorzugsweise durch den gegebenen Punkt hindurch;
und die Ebene ist vorzugsweise senkrecht zur Emissionsrichtung des sich
von der Lichtquelle ausbreitenden Lichts.
-
Das
Licht-Emissionsmuster, das verwendet wird, wenn das Interferometer
nach dem Retroreflektor sucht, ist ein Spiralmuster, dessen Mitte
der gegebene Punkt ist, der in der Lichtemissionsrichtung liegt,
wenn das Interferometer den Retroreflektor aus dem Blick verliert.
Mit einem solchen bevorzugten Merkmal ist es möglich, ohne
Erfassungsfehler oder mit einem wesentlich verringerten Risiko eines
Erfassungsfehlers effizient nach dem Retroreflektor zu suchen.
-
In
dem vorstehenden bevorzugten Nachführtyp-Laserinterferometer
ist es weiterhin bevorzugt, dass der gegebene Punkt an einer um
einen bestimmten Abstand zum Retroreflektor von dem Bezugspunkt
entfernten Position eingestellt ist, welcher Abstand vorzugsweise
von dem Abstandsberechnungsabschnitt berechnet wird, wenn von dem
ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt wird, dass die Lichtempfangsmenge
nicht größer als der vorgegebene erste Schwellwert
ist; das vorgegebene Muster ist vorzugsweise ein Spiralmuster, das
mehrere gekrümmte aufeinander folgende Windungen einschließt
und vorzugsweise einen konstanten Trennungsabstand zwischen der
inneren Windung und der äußeren Windung von je
zwei nebeneinander liegenden Windungen aufweist; und der konstante Trennungsabstand
zwischen der inneren Windung und der äußeren Windung
von je zwei nebeneinander liegenden Windungen der Spirale ist vorzugsweise
auf einen Wert eingestellt, der nicht größer als
die Breite eines lichtempfangsfähigen Bereichs des Lichtempfangsabschnitts
ist, für den von dem ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt
worden ist, dass die Lichtempfangsmenge nicht größer
als der vorgegebene erste Schwellwert ist.
-
Das
Lichtemissionsmuster, das verwendet wird, wenn das Interferometer
nach dem Retroreflektor sucht, ist ein Spiralmuster, das mehrere
gekrümmte aufeinander folgende Windungen einschließt
und einen konstanten Trennungsabstand zwischen der inneren Windung
und der äußeren Windung von je zwei nebeneinander
liegenden Windungen aufweist. Außerdem ist der konstante
Trennungsabstand zwischen der inneren Windung und der äußeren
Windung von je zwei nebeneinander liegenden Windungen der Spirale
auf einen Wert eingestellt, der nicht größer als
die Breite eines lichtempfangsfähigen Bereichs des Lichtempfangsabschnitts ist,
für den von dem ersten Beurteilungsabschnitt beurteilt
worden ist, dass die Lichtempfangsmenge nicht größer
als der vorgegebene erste Schwellwert ist. Mit einem solchen bevorzugten
Merkmal ist es möglich, das Risiko eines Erfassungsfehlers
wesentlich zu senken.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration eines Nachführtyp-Laserinterferometers
gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung schematisch veranschaulicht;
-
2 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration eines Optiksystems
schematisch veranschaulicht;
-
3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Verschiebung von Rückkehrlicht
aus Messlicht, die aufgrund der Bewegung eines Retroreflektors auftritt,
schematisch veranschaulicht;
-
4 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel eines gegebenen Punkts schematisch
veranschaulicht, der gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform der Erfindung von einer Mustererzeugungseinheit
eingestellt wird, und dergleichen;
-
5 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel eines Spiralmusters schematisch veranschaulicht,
das von der Mustererzeugungseinheit gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird;
-
6 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Ablaufs eines Verfahrens
zum Messen eines Abstands zu einem beweglichen Körper anhand des
Interferometers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung schematisch veranschaulicht; und
-
7 ist
ein Diagramm, das ein Spiralmuster gemäß eines
Variationsbeispiels einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung schematisch veranschaulicht.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun eine
beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erläutert. 1 ist ein Diagramm, das ein
Beispiel der Konfiguration eines Nachführtyp-Laserinterferometers 1 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung schematisch
erläutert. Das Nachführtyp-Laserinterferometer 1 wird
nachstehend einfach als „Interferometer 1” bezeichnet.
Das Interferometer 1 verfolgt einen beweglichen Körper 2 und
misst einen Abstand von sich zum beweglichen Körper 2.
Der bewegliche Körper 2 ist auf einer Industriemaschine
angebracht oder als Bestandteil einer Industriemasche vorgesehen.
Beispielsweise treibt die Industriemaschine einen Bewegungsmechanismus
an, um den beweglichen Körper 2 zu bewegen, wodurch
sie ein Zielobjekt misst oder eine spanende Bearbeitung an dem Zielobjekt
durchführt. Ein Beispiel für die Industriemaschine
ist eine Drei-Koordinaten-Messmaschine. Ein Beispiel für
den beweglichen Körper 2 ist ein Schieber der
dreidimensionalen Messmaschine. Eine Sonde zum Messen eines Zielobjekts
ist an dem Schieber befestigt.
-
Wie
in 1 gezeigt, ist das Interferometer 1 mit
einem Retroreflektor 11, einer Messeinheit 12 und einer
Steuerungseinheit 3 versehen. Die Steuerungseinheit 3 steuert
die Betätigung der Messeinheit 12. Der Retroreflektor 11 ist
an dem beweglichen Körper 2 angebracht. Der Retroreflektor 11 reflektiert
einen Strahl einfallenden Lichts mit den folgenden Reflexionseigenschaften.
Die Ausbreitungsrichtung eines Strahls reflektierten Lichts und
die Ausbreitungsrichtung des Strahls einfallenden Lichts sind parallel
zueinander. Außerdem sind das reflektierte Licht und das
einfallende Licht zentrosymmetrisch, das heißt, symmetrisch
bezüglich der Mitte des Retroreflektors 11 (d.
h. Punktsymmetrie). Daher wird in einem Fall, in dem das einfallende
Licht an einer bestimmten Position außerhalb der Mitte
in den Retroreflektor 11 eintritt, der Weg des reflektierten
Lichts vom Weg des einfallenden Lichts verschoben.
-
Die
Messeinheit
12 ist mit einem Optiksystem
4 und
einem Änderungsmechanismus
121 versehen. Die Konfiguration
des Optiksystems
4 ist bekannt, wie beispielsweise in der
ungeprüften japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-128899 detailliert beschrieben.
Daher wird die Konfiguration des Optiksystems
4 nachstehend
kurz erläutert.
-
2 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Optiksystems 4 schematisch
veranschaulicht. 3 ist ein Diagramm, das ein
Beispiel einer Verschiebung von Rückkehrlicht, das Licht nach
der Reflexion durch den Retroreflektor 11 ist, von Messlicht,
das von dem Optiksystem 4 emittiert wird und in den Retroreflektor 11 als
einfallendes Licht eintritt, schematisch veranschaulicht. Die veranschaulichte
Verschiebung tritt aufgrund der Bewegung des Retroreflektors 11 auf.
In 3 zeigen doppelpunkt-gestrichelte Linien die Position
des Retroreflektors 11 vor der Bewegung und die Position
des beweglichen Körpers 2 vor der Bewegung. Wie
in 2 gezeigt, beinhaltet das Optiksystem 4 ein
Abstandsmessungs-Optiksystem 41 und ein Nachführ- Optiksystem 42.
Das Abstandsmessungs-Optiksystem 41 wird zur Messung eines
Abstands zum Retroreflektor 11 verwendet. Das Nachführ-Optiksystem 42 dient
dazu, den Retroreflektor 11 weiter zu verfolgen.
-
Das
Abstandsmessungs-Optiksystem 41 beinhaltet eine Laserlichtquelle 411,
einen Teiler bzw. Splitter 412, einen planen Spiegel und
eine erste Lichtempfangseinheit 413. Der plane Spiegel,
der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist ein Beispiel für eine
Bezugsebene gemäß einem Aspekt der Erfindung.
Die erste Lichtempfangseinheit 413 ist mit einem Fotodetektor
(PD) versehen. Das Nachführ-Optiksystem 42 beinhaltet
einen Splitter 421 und eine zweite Lichtempfangseinheit 422.
Die zweite Lichtempfangseinheit 422 ist mit einer quadrisektierten
(d. h. viergeteilten) Fotodiode (PD) oder einem zweidimensionalen
positionsempfindlichen Detektor (PSD) versehen.
-
Das
Optiksystem 4, das die obigen optischen Komponenten beinhaltet,
arbeitet wie folgt. Der Splitter 412 teilt einen Strahl
Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 411 emittiert
wird, in einen Strahl Bezugslicht, der in der Zeichnung nicht gezeigt
ist, und einen Strahl Messlicht. Der plane Spiegel reflektiert das
Bezugslicht. Danach reflektiert der Splitter 412 das Bezugslicht
in Richtung der ersten Lichtempfangseinheit 413. Andererseits
wird das Messlicht, das durch den Splitter 421 hindurchgegangen
ist, in Richtung des Retroreflektors 11 emittiert. Das
Messlicht wird von dem Retroreflektor 11 reflektiert, so dass
es sich in Rückkehrlicht umwandelt, welches rückwärts
gerichtetes Licht ist, das sich zurück in Richtung des
Optiksystems 4 ausbreitet. Das Rückkehrlicht tritt
in das Optiksystem 4 ein. Das Messlicht tritt manchmal
in den Retroreflektor 11 an einer bestimmten Position außerhalb
der Mitte desselben wegen der Bewegung des Retroreflektors 11 ein
(siehe 3). In einem solchen Fall wird das Messlicht mit einer
optischen Verschiebung reflektiert, die senkrecht zu oder in einem
Verhältnis zur Einfallsrichtung des Messlichts ist. Daher
wird der Weg des Rückkehrlichts vom Weg des Messlichts
verschoben.
-
Ein
Teil des Rückkehrlichts, das in das Optiksystem 4 eintritt,
wird von dem Splitter 421 reflektiert. Die zweite Lichtempfangseinheit 422 empfängt
das von dem Splitter 421 reflektierte Licht. In Abhängigkeit
von dem Betrag der Verschiebung tritt das Rückkehrlicht
an einer bestimmten Position außerhalb der Mitte der Lichtempfangsebene
der zweiten Lichtempfangseinheit (zum Beispiel quadrisektierte PD) 422 ein.
Die Lichtempfangsebene der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ist
in vier Blöcke unterteilt, das heißt, den oberen
linken Abschnitt, den oberen rechten Abschnitt, den unteren linken
Abschnitt und den unteren rechten Abschnitt. Die zweite Lichtempfangseinheit 422 erzeugt
vier Licht-Empfangen-Signale. Das Niveau von jedem der vier Licht-Empfangen-Signale
hängt von der Menge des Rückkehrlichts ab, das
in den entsprechenden der vier Abschnitte der Lichtempfangsebene
eintritt. Die zweite Lichtempfangseinheit 422 gibt die
vier Licht-Empfangen-Signale (die hier nachstehend zusammenfassend
als zweites Lichte-Empfangen-Signal bezeichnet werden können)
an die Steuerungseinheit 3 aus. Mit anderen Worten, die
zweite Lichtempfangseinheit 422 gibt das zweite Licht-Empfangen-Signal
in Abhängigkeit von der Menge des empfangenen Lichts und
dem Verschiebungsbetrag des Rückkehrlichts an die Steuerungseinheit 3 aus.
-
Der
andere Teil des Rückkehrlichts geht durch den Splitter 421 hindurch.
Nach dem Hindurchgehen durch den Splitter 421 werden der
andere Teil des Rückkehrlichts und das Bezugslicht, das
von dem planen Spiegel reflektiert wird, zu Interferenzlicht, das
an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangen wird.
Bei Empfang des aus dem übrigen Teil des Rückkehrlichts
und des Bezugslichts umgewandelten Interferenzlichts gibt die erste
Lichtempfangseinheit 413 ein erstes Licht-Empfangen-Signal aus,
das von der Menge des empfangenen Lichts und einer Änderung
des Abstands zwischen dem Optiksystem 4 und dem Retroreflektor 11 abhängt,
an die Steuerungseinheit 3 aus. Jedes von dem ersten Licht-Empfangen-Signal
und dem zweiten Licht-Empfangen-Signal kann als Licht-Empfangen-Signal
bezeichnet werden.
-
Es
wird nun wieder auf 1 Bezug genommen, wo der Änderungsmechanismus 121 einen Drehmechanismus
beinhaltet, der zwei Drehachsen aufweist, die zueinander senkrecht
sind. Insbesondere beinhaltet der Änderungsmechanismus
einen Azimutwinkel-Teildrehmechanismus und einen Steigungswinkel-Teildrehmechanismus.
Der Azimutwinkel-Teildrehmechanismus ändert den Richtungswinkel
von Messlicht. Der Steigungswinkel-Teildrehmechanismus ändert
den Steigungswinkel von Messlicht. Der Änderungsmechanismus 121 treibt
den Azimutwinkel-Teildrehmechanismus und den Steigungswinkel-Teildrehmechanismus
an, die Emissionsrichtung von Messlicht zu ändern, das
heißt, dessen Richtungswinkel und dessen Steigungswinkel.
Ein Sensor ist an jedem Teildrehmechanismus angebracht. Der an dem
Azimutwinkel-Teildrehmechanismus angebrachte Sensor erfasst den
Drehwinkel von dessen Achse (d. h. Drehachse) als den Richtungswinkel
von Messlicht und gibt ein Erfassungsergebnis an die Steuerungseinheit 3 aus.
Der an dem Steigungswinkel-Teildrehmechanismus angebrachte Sensor
erfasst den Drehwinkel von dessen Achse als den Steigungswinkel
von Messlicht und gibt ein Erfassungsergebnis an die Steuerungseinheit 3 aus. Der
Punkt, an dem sich die beiden Drehachsen des Drehmechanismus miteinander
schneiden, wird als Bezugspunkt c genommen. Die Steuerungseinheit 3 misst
den Abstand vom Bezugspunkt c zum Retroreflektor 11.
-
Die
Steuerungseinheit 3 beinhaltet eine Abstandsberechnungseinheit 31 und
eine Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5.
Die Abstandsberechnungseinheit 31 berechnet den Abstand
vom Bezugspunkt c bis zum Retroreflektor 11 (beweglicher Körper 2)
anhand des von der ersten Lichtempfangseinheit 413 des
Abstandsmessungs-Optiksystems 41 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals.
-
Die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 veranlasst
den Änderungsmechanismus 121, den Retroreflektor 11 weiter
zu verfolgen. Die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 beinhaltet
eine Nachführ-Steuerungseinheit 51, eine Beurteilungseinheit 52,
eine Mustererzeugungsein heit 53, eine Musteremissions-Steuerungseinheit 54, eine
Neustart-Steuerungseinheit 55 und eine Speichereinheit 56.
Die Speichereinheit 56 speichert verschiedene Werte, die
erforderlich sind, wenn die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 den Änderungsmechanismus 121 steuert.
-
Die
Nachführ-Steuerungseinheit 51 steuert den Änderungsmechanismus 121 auf
der Grundlage des von der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen
Licht-Empfangen-Signals. Der Änderungsmechanismus 121 wird
auf eine solche Weise gesteuert, dass der Verschiebungsbetrag von
Rückkehrlicht in einen vorgegebenen Bereich fallen sollte. Mit
einer solchen Emissionsrichtungssteuerung veranlasst die Nachführ-Steuerungseinheit 51 den Änderungsmechanismus 121,
den Retroreflektor 11 weiter zu verfolgen. Genauer gesagt,
wie vorstehend erläutert, gibt die zweite Lichtempfangseinheit
(zum Beispiel die quadrisektierte PD) 422 an die Steuerungseinheit 3 vier
Licht-Empfangen-Signale aus, deren jeweiliger Pegel von der Menge
an Rückkehrlicht abhängt, das in den entsprechenden
einen von vier Abschnitten einer Lichtempfangsebene eintritt. Die Nachführ-Steuerungseinheit 51 treibt
den Änderungsmechanismus 121 auf eine solche Weise
an, dass sie den Pegel der Licht-Empfangen-Signale, die den oberen
Abschnitten der Lichtempfangsebene entsprechen, mit dem Pegel der
Licht-Empfangen-Signale ausgleicht, die den unteren Abschnitten
der Lichtempfangsebene entsprechen, wodurch sie den Steigungswinkel
von Messlicht ändert. Außerdem treibt die Nachführ-Steuerungseinheit 51 den Änderungsmechanismus 121 auf
eine solche Weise an, dass sie den Pegel der Licht-Empfangen-Signale,
die den linken Abschnitten der Lichtempfangsebene entsprechen, mit
dem Pegel der Licht-Empfangen-Signale ausgleicht, die den rechten
Abschnitten der Lichtempfangsebene entsprechen, wodurch sie den Richtungswinkel
von Messlicht ändert. Mit der obigen Emissionsrichtungssteuerung
wird sichergestellt, dass Messlicht stets zur Mitte des Retroreflektors 11 hin
gerichtet ist.
-
Die
Beurteilungseinheit 52 beinhaltet eine erste Beurteilungseinheit 521 und
eine zweite Beurteilungseinheit 522. Die Funktion der ersten
Beurtei lungseinheit 521 ist nachstehend erläutert.
Die Funktion der zweiten Beurteilungseinheit 522 wird später erläutert.
Die erste Beurteilungseinheit 521 führt auf der
Grundlage eines von jeder der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals eine
Beurteilung durch. Beispielsweise beurteilt die erste Beurteilungseinheit 521,
ob eine oder beide der an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangenen
Lichtmenge und der an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen
Lichtmenge nicht größer als (ein) vorgegebene(r)
erste(r) Schwellwert(e) ist/sind oder nicht. Die vorgegebenen ersten Schwellwerte
werden jeweils für die erste Lichtempfangseinheit 413 und
die zweite Lichtempfangseinheit 422 eingestellt. Das heißt,
die erste Beurteilungseinheit 521 beurteilt, ob die Pegel
(die die Lichtempfangsmenge angeben) der Licht-Empfangen-Signale,
die jeweils von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegeben werden,
nicht größer als die vorgegebenen Pegel (d. h.
Schwellen) sind oder nicht, die jeweils für die erste Lichtempfangseinheit 413 und
die zweite Lichtempfangseinheit 422 eingestellt werden.
-
Die
Mustererzeugungseinheit 53 erzeugt ein Spiralmuster als
eine Ortskurve, entlang der Messlicht in einem Fall zu emittieren
ist, in dem von der ersten Beurteilungseinheit 521 beurteilt
worden ist, dass entweder eine oder beide der an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangenen
Lichtmenge und der an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen
Lichtmenge nicht größer als der/die vorgegebene(n)
erste(n) Schwellwert(e) ist/sind. Das Interferometer 1 sucht
nach dem Retroreflektor 11, während es entlang
des erzeugten Musters Messlicht emittiert.
-
4 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Punkt P schematisch
veranschaulicht, der von der Mustererzeugungseinheit 53 auf
einer virtuellen Linie gesetzt wird, die in die Emissionsrichtung
von Messlicht geht, und einer X-Y-Ebene, die durch den Punkt P hindurchgeht
und senkrecht zur Emissionsrichtung des Messlichts gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eingestellt
wird. Insbesondere setzt die Mustererzeugungseinheit 53 den Punkt
P in einem Fall, in dem von der ersten Beurteilungseinheit 521 beurteilt
worden ist, dass zumindest eine der Lichtmengen, die an der ersten
Lichtempfangseinheit 413 bzw. der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangen
worden ist, nicht größer als der vorgegebene erste
Schwellwert ist. Wie in 4 veranschaulicht, liegt der
Punkt P auf einer virtuellen Linie, die in die Emissionsrichtung
von Messlicht zum Zeitpunkt einer solchen Beurteilung geht (wie
durch einen Richtungswinkel ϕ und einen Steigungswinkel φ gezeigt).
Außerdem ist der Punkt P an einer von dem Bezugspunkt c
um einen Abstand R entfernten Position auf der Emissionsrichtungslinie
eingestellt. Der Abstand R ist ein Abstand zum Retroreflektor 11, der
durch die Abstandsberechnungseinheit 31 zum Zeitpunkt der
Beurteilung (genau gesagt, unmittelbar vor der Beurteilung) berechnet
wurde.
-
Als
Nächstes stellt die Mustererzeugungseinheit 53 die
X-Y-Ebene ein. Die X-Achse der X-Y-Ebene geht durch den Punkt P
hindurch und ist parallel zu einer der beiden Drehachsen des Änderungsmechanismus 121,
die senkrecht zueinander sind, insbesondere einer Drehachse b des
Steigungswinkel-Teildrehmechanismus, die den Steigungswinkel φ von
Messlicht ändert. Die Y-Achse der X-Y-Ebene geht durch
den Punkt P hindurch und ist parallel zu der anderen der beiden
Drehachsen des Änderungsmechanismus 121, das heißt,
einer Drehachse a des Azimutwinkel-Teildrehmechanismus, der den
Richtungswinkel ϕ von Messlicht ändert.
-
5 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Spiralmuster schematisch
veranschaulicht, das auf der X-Y-Ebene durch die Mustererzeugungseinheit 53 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird.
Wie in 5 veranschaulicht, bestimmt die Mustererzeugungseinheit 53 als Nächstes
eine Punktkoordinate Q(x, y) von Messlicht wie folgt: (x(t), y(t))
= (r(t)cosθ(t), r(t)sinθ(t). Das heißt,
die Mustererzeugungseinheit 53 erzeugt ein archimedisches
Spiralmuster als eine Ortskurve, entlang der Messlicht zu emittieren
ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung
wird das Spiralmuster als die Ortskurve des Punkts Q ausgedrückt, beinhaltet
mehrere gekrümmte aufeinander folgende Windungen und weist
einen konstanten Tren nungsabstand f zwischen der inneren Windung
und der äußeren Windung von jeweils zwei nebeneinander
liegenden Windungen auf. In der obigen Formel und in der Zeichnung
bezeichnet r(t) einen Abstand vom Punkt P zum Punkt Q, während θ(t)
einen Winkel bezeichnet, der von einem Liniensegment PQ und der X-Achse
gebildet wird. Es ist zu beachten, dass sowohl r(t) als auch θ(t)
Funktionen sind, die mit der Zeit monoton zunehmen.
-
Die
Breite d einer lichtempfangsfähigen Fläche, welche
eine Fläche ist, auf der Licht empfangen werden kann, von
jeweils der ersten Lichtempfangseinheit 413 und der zweiten
Lichtempfangseinheit 422 ist klein. Beispielsweise beträgt
die Breite d der lichtempfangsfähigen Fläche ungefähr
2,5 mm. Aus diesem Grund wird r(t) eingestellt, wie in der folgenden
Formel (1) gezeigt, um den Retroreflektor 11 ohne Erfassungsfehler
zu erfassen.
-
-
Zusätzlich
wird zur erfolgreichen Erfassung des Retroreflektors 11 der
konstante Trennungsabstand f zwischen der inneren Windung und der äußeren
Windung von jeweils zwei benachbarten Windungen der Spirale auf
einen Wert eingestellt, der nicht größer als die
Breite d der lichtempfangsfähigen Fläche von jeder
der ersten Lichtempfangseinheit 413 und der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ist.
In einem Fall, in dem die Breite der lichtempfangsfähigen Fläche
der ersten Lichtempfangseinheit 413 nicht die gleiche wie
diejenige der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ist, wird
der konstante Trennungsabstand f zwischen der inneren Windung und
der äußeren Windung von jeweils zwei benachbarten
Windungen der Spirale auf einen Wert eingestellt, der nicht größer als
die kleinere der beiden unterschiedlichen Breiten ist.
-
Es
wird wieder auf 1 Bezug genommen, wo die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 den Änderungsmechanismus 121 auf
eine solche Weise steuert, dass Messlicht entlang des von der Mustererzeugungseinheit 53 erzeugten
Spiralmusters emittiert werden sollte. Die zweite Beurteilungseinheit 522 der
Beurteilungseinheit 52 führt während
einer Zeitdauer, in der die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 den Änderungsmechanismus 121 für
die Emission von Messlicht entlang des Spiralmusters steuert, eine
Beurteilung aus. Beispielsweise beurteilt die zweite Beurteilungseinheit 522,
ob die an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangene
Lichtmenge und die an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangene
Lichtmenge beide größer als (oder nicht weniger
als) vorgegebene zweite Schwellwerte sind oder nicht. Die vorgegebenen
zweiten Schwellwerte werden jeweils für die erste Lichtempfangseinheit 413 und
die zweite Lichtempfangseinheit 422 eingestellt. In der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird angenommen,
dass der zweite Schwellwert auf einen Wert voreingestellt ist, der gleich
dem ersten Schwellwert ist, der verwendet wird, wenn die erste Beurteilungseinheit 521 eine
Beurteilungsverarbeitung durchführt. Jedoch ist der Umfang
der Erfindung nicht darauf beschränkt. Der zweite Schwellwert
kann auf einen Wert voreingestellt sein, der größer
als der erste Schwellwert ist.
-
Die
Speichereinheit 56 speichert die Emissionsrichtung von
Messlicht zum Zeitpunkt der Beurteilung in einem Fall, in dem von
der zweiten Beurteilungseinheit 522 beurteilt worden ist,
dass die an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangene
Lichtmenge und die an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangene
Lichtmenge beide größer als die vorgegebenen zweiten
Schwellwerte sind. Dann liest in einem Fall, in dem von der zweiten
Beurteilungseinheit 522 beurteilt wurde, dass die an der
ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangene Lichtmenge und
die an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangene
Lichtmenge beide größer als die vorgegebenen zweiten
Schwellwerte sind, die Neustart-Steuerungseinheit 55 Information über
die Emissionsrichtung von Messlicht zum Zeitpunkt der Beuteilung
von der Speichereinheit 56 aus und erwirbt sie. Die Neustart-Steuerungseinheit 55 steuert den Änderungsmechanismus 121 auf
eine solche Weise, dass Messlicht in der erworbenen Emissionsrichtung
emittiert werden sollte.
-
Ein
Verfahren zum Messen eines Abstands zu dem beweglichen Körper 2 mittels
des Interferometers 1 wird nachstehend kurz erläutert. 6 ist ein
Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Ablauf eines Messverfahrens
gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung schematisch veranschaulicht. Als erster Schritt emittiert
das Interferometer 1 einen Messlichtstrahl in Richtung
des an dem beweglichen Körper 2 angebrachten Retroreflektors 11 (nachstehend
als Emissionsschritt S1 bezeichnet). Die Emission wird beispielsweise
durch einen Vorgangsbefehl ausgelöst, der von einer Bedienperson
gegeben wird. Nach dem Emissionsschritt S1 empfangen die erste Lichtempfangseinheit 413 und die
zweite Lichtempfangseinheit 422 einen Strahl Interferenzlicht
bzw. einen Strahl Rückkehrlicht, das sich von dem Retroreflektor 11 zurück
ausbreitet (nachstehend als Lichtempfangsschritt S2 bezeichnet).
-
Nach
dem Lichtempfangsschritt S2 führt die erste Beurteilungseinheit 521 eine
Beurteilung auf der Grundlage eines von jeder der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals aus;
beispielsweise beurteilt die erste Beurteilungseinheit 521,
ob entweder eine oder beide der an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangenen Lichtmenge
und der an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen
Lichtmenge nicht größer als der/die vorgegebene(n)
erste(n) Schwellwert(e) ist/sind oder nicht, wo die vorgegebenen
ersten Schwellwerte jeweils für die erste Lichtempfangseinheit 413 und
die zweite Lichtempfangseinheit 422 eingestellt werden
(nachstehend als Beurteilungsschritt S3 bezeichnet).
-
In
einem Fall, in dem von der ersten Beurteilungseinheit 521 beurteilt
worden ist, dass keine von der an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangenen
Lichtmenge und der an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen
Lichtmenge nicht größer als der vorgegebene erste
Schwellwert ist (S3: NEIN), berechnet die Abstandberechnungseinheit 31 den
Abstand vom Bezugspunkt c zum Retroreflektor 11 (beweglichen
Körper 2) auf der Grundlage des von der ersten
Lichtempfangseinheit 413 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals
(nachstehend als Abstandsberechnungsschritt S4 bezeichnet).
-
Nach
dem Abstandsberechnungsschritt S4 steuert die Nachführ-Steuerungseinheit 51 den Änderungsmechanismus 121 auf
der Grundlage des von der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen
Licht-Empfangen-Signals auf eine solche Weise, dass der Verschiebungsbetrag
von Rückkehrlicht in einen vorgegebenen Bereich fallen
sollte, wodurch der Änderungsmechanismus 121 veranlasst
wird, den Retroreflektor 11 weiterhin zu verfolgen (nachstehend
als Nachführ-Steuerungsschritt S5 bezeichnet). Nach dem
Nachführ-Steuerungsschritt S5 kehrt der Vorgang zu Schritt
S2 zurück. Dann werden die Schritte S2 bis S5 für
das Verfolgen des Retroreflektors 11 und die Messung eines
Abstands zum Retroreflektor 11 wiederholt.
-
In
einem Fall, in dem von der ersten Beurteilungseinheit 521 beurteilt
worden ist, dass entweder eine oder beide von der an der ersten
Lichtempfangseinheit 413 empfangenen Lichtmenge und der
an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen Lichtmenge
nicht größer als der/die vorgegebene(n) erste(n)
Schwellwert(e) ist/sind (S3: JA), was angibt, dass das Interferometer 1 den
Retroreflektor nun aus dem Blick verloren hat, erzeugt die Mustererzeugungseinheit 53 ein
Spiralmuster als eine Ortskurve, entlang der Messlicht zu emittieren
ist (nachstehend als Mustererzeugungsschritt S6 bezeichnet).
-
Nach
dem Mustererzeugungsschritt S6 steuert die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 den Änderungsmechanismus 121 auf
eine solche Weise, dass Messlicht entlang des von der Mustererzeugungseinheit 53 erzeugten
Spiralmusters emittiert werden sollte (nachstehend als Musteremissions-Steuerungsschritt
S7 bezeichnet). Die nachfolgend erläuterten Schritte S8
und S9 werden nach dem Musteremissions-Steuerungsschritt S7 ausgeführt.
Der Musteremissions-Steuerungsschritt S7 wird wiederholt, bis eine
vorgegebene Beurteilung in Schritt S9 erfolgt. Dementsprechend setzt
die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 das Steuern des Änderungsmechanismus 121 bis
zur Beurteilung fort.
-
Insbesondere
empfangen die erste Lichtempfangseinheit 413 und die zweite
Lichtempfangseinheit 422 jeweils einen Strahl Interferenzlicht
und einen Strahl Rückkehrlicht während einer Zeitdauer, in
der die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 den Änderungsmechanismus 121 steuert
(nachstehend als Lichtempfangsschritt S8 bezeichnet). Nach dem Lichtempfangsschritt
S8 führt die zweite Beurteilungseinheit 522 eine
Beurteilung auf der Basis eines von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals
aus; beispielsweise beurteilt die zweite Beurteilungseinheit 522,
ob von der an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangenen Lichtmenge
und der an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen
Lichtmenge beide größer als (oder nicht weniger
als) die vorgegebenen zweiten Schwellwerte sind oder nicht, wo die
vorgegebenen zweiten Schwellwerte jeweils für die erste
Lichtempfangseinheit 413 und die zweite Lichtempfangseinheit 422 eingestellt
werden (nachstehend als Beurteilungsschritt S9 bezeichnet).
-
In
einem Fall, in dem von der zweiten Beurteilungseinheit 522 beurteilt
worden ist, dass entweder eine oder beide von der an der ersten
Lichtempfangseinheit 413 empfangenen Lichtmenge und der an
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangenen Lichtmenge
nicht größer als der/die vorgegebene(n) zweite(n)
Schwellwert(e) ist/sind (S9: NEIN), kehrt der Vorgang zum Musteremissions-Steuerungsschritt
S7 zurück. In diesem Fall werden die Schritte S7, S8 und
S9 für die Emission von Messlicht entlang des Spiralmusters
wiederholt.
-
In
einem Fall, in dem von der zweiten Beurteilungseinheit 522 beurteilt
worden ist, dass sowohl die an der ersten Lichtempfangseinheit 413 empfangene
Lichtmenge als auch die an der zweiten Lichtempfangseinheit 422 empfangene
Lichtmenge größer als die vorgegebenen zweiten
Schwellwerte sind, und zwar während einer Zeitdauer, in
der die Musteremissions-Steuerungseinheit 54 den Änderungsmechanismus 121 für
die Emission von Messlicht entlang des Spiralmusters steuert (S9:
JA), was angibt, dass das Interferometer 1 den Retroreflektor 11 nun gefunden
hat, speichert die Speicherein heit 56 die Emissionsrichtung
von Messlicht zum Zeitpunkt der Erfassung (nachstehend als Speicherschritt
S10 bezeichnet). Nach dem Speicherschritt S10 erwirbt die Neustart-Steuerungseinheit 55 Information über
die Emissionsrichtung von Messlicht aus der Speichereinheit 56 und
steuert den Änderungsmechanismus 121 auf eine
solche Weise, dass Messlicht in der erworbenen Emissionsrichtung
emittiert werden sollte (nachstehend als Neustart-Steuerungsschritt
S11 bezeichnet).
-
Wie
vorstehend erläutert, steuert in der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung die Neustart-Steuerungseinheit 55 den Änderungsmechanismus 121 auf
eine solche Weise, dass Messlicht in der Emissionsrichtung zum Zeitpunkt
der Erfassung in einem Fall emittiert werden sollte, in dem der
Retroreflektor 11 nun erfasst worden ist. Wenn die Messung eines
Abstands zum Retroreflektor 11 unmittelbar auf die Erfassung
des Retroreflektors 11 wieder aufgenommen würde,
könnte die Emissionsrichtung von Messlicht von der der
Richtung, in der der Retroreflektor 11 nun gefunden worden
ist, aufgrund der Trägheitskraft des Änderungsmechanismus 121,
der während einer Zeitdauer von der Erfassung bis zum Neustart
der Messung wirkt, verschoben werden. Daher besteht das Risiko eines
Versagens bei der Erfassung des Retroreflektors 11. Der
Grund, warum die vorstehend erläuterte Neustart-Steuerungsverarbeitung
durchgeführt wird, besteht in der Vermeidung eines solchen
Risikos. Nach dem Neustart-Steuerungsschritt S11 kehrt der Vorgang
zu Schritt S2 zurück. Dann wird der Vorgang für
die Verfolgung des Retroreflektors 11 und die Messung eines
Abstands zum Retroreflektor 11 wieder aufgenommen.
-
Die
vorliegende Ausführungsform der Erfindung, die vorstehend
erläutert wurde, erzeugt die folgenden vorteilhaften Wirkungen.
- (1) Wenn das Interferometer 1 den
Retroreflektor 11 aus dem Blick verliert, emittiert es
einen Strahl Messlicht entlang eines vorgegebenen Musters, um nach
dem Retroreflektor 11 zu suchen. Das Interferometer 1 startet
die Verfolgung des Retroreflektors 11 neu, wenn der Retroreflektor 11 nun gefunden wird.
Daher ist es möglich, die Messung eines Abstands zum Retroreflektor 11 selbst
dann wieder aufzunehmen, wenn das Interferometer 1 den
Retroreflektor 11 aus dem Blick verliert.
- (2) Das Emissionsmuster von Messlicht, das verwendet wird, wenn
das Interferometer 1 nach dem Retroreflektor 11 sucht,
ist ein Spiralmuster, dessen Mitte ein gegebener Punkt P ist, der
in der Emissionsrichtung von Messlicht liegt, wenn das Interferometer 1 den
Retroreflektor 11 aus dem Blick verloren hat. Mit einem
solchen Merkmal ist es möglich, ohne einen Erfassungsfehler
oder mit einem wesentlich verringerten Risiko eines Erfassungsfehlers
wirksam nach dem Retroreflektor 11 zu suchen.
- (3) Das Emissionsmuster von Messlicht, das verwendet wird, wenn
das Interferometer 1 nach dem Retroreflektor 11 sucht,
ist ein Spiralmuster, das mehrere gekrümmte aufeinander
folgende Windungen beinhaltet und den konstanten Trennungsabstand
f zwischen der inneren Windung und der äußeren
Windung von jeweils zwei benachbarten Windungen aufweist. Außerdem
ist der konstante Trennungsabstand f zwischen der inneren Windung
und der äußeren Windung von jeweils zwei benachbarten
Windungen der Spirale auf einen Wert eingestellt, der nicht größer
als die Breite d der lichtempfangsfähigen Fläche
von jeweils der ersten Lichtempfangseinheit 413 und der
zweiten Lichtempfangseinheit 422 ist. Mit einem solchen
Merkmal ist es möglich, das Risiko eines Erfassungsfehlers
wesentlich zu reduzieren.
- (4) Wenn die Messung eines Abstands zum Retroreflektor 11 unmittelbar
auf die Erfassung des Retroreflektors 11 als Ergebnis der
Suche nach dem Retroreflektor 11 wieder aufgenommen würde,
könnte die Emissionsrichtung von Messlicht von der Richtung,
in der der Retroreflektor 11 nun gefunden worden ist, aufgrund
der Trägheitskraft des Änderungsmechanismus 121,
der während einer Zeitdauer von der Erfassung bis zum Neustart
der Messung wirkt, verschoben werden. Daher besteht ein Risiko des
Versagens bei der Erfassung des Retroreflektors 11. Im
Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungs form der
Erfindung, wenn der Retroreflektor 11 nun als Ergebnis
der Suche nach dem Retroreflektor 11 gefunden worden ist,
eine Emissionsrichtungs-Steuerungsverarbeitung durchgeführt,
um Messlicht in die Richtung zu lenken, in der der Retroreflektor 11 gefunden
worden ist. Danach wird die Messung eines Abstands zum Retroreflektor 11 wieder
aufgenommen. Mit einem solchen Merkmal ist es möglich,
den Retroreflektor 11 einwandfrei zu finden. Dementsprechend
kann die Messung des Abstands zum Retroreflektor 11 zuverlässig
wieder aufgenommen werden.
-
Variationsbeispiele der vorstehenden
Ausführungsform
-
Der
Umfang der Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
beschränkt. Verschiedene Modifikationen, Verbesserungen
und dergleichen, die innerhalb eines Bereichs vorgenommen werden,
in dem eine Aufgabe der Erfindung gelöst wird, sind darin
umfasst. 7 ist ein Diagramm, das ein
Spiralmuster gemäß einem Variationsbeispiel der vorstehenden
Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht.
In der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ist erläutert,
dass die Mustererzeugungseinheit 53 ein „gekrümmtes
Spiralmuster” (d. h. gewöhnliches Spiralmuster)
erzeugt, das mehrere gekrümmte aufeinander folgende Windungen
einschließt und den konstanten Trennungsabstand f zwischen
der inneren Windung und der äußeren Windung von
je zwei benachbarten Winkungen aufweist. Jedoch ist der Umfang der
Erfindung nicht auf ein solches Beispiel beschränkt. Wie
in 7 veranschaulicht, kann die Mustererzeugungseinheit 53 ein „nicht-gekrümmtes
Spiralmuster” (d. h. ein quadratisches Spiralmuster) erzeugen,
das mehrere nicht-gekrümmte aufeinander folgende Windungen
einschließt und einen konstanten Trennungsabstand f zwischen
der inneren Windung und der äußeren Windung von
je zwei benachbarten Windungen aufweist. Mehrere Liniensegmente
bilden die mehreren nicht-gekrümmten aufeinanderfolgenden
Windungen. Der in den beigefügten Ansprüchen verwendete
Begriff „Spirale” soll den Umfang der Erfindung nicht
auf nur verschiedene gekrümmte Muster beschränken.
-
In
der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ist erläutert,
dass die Mustererzeugungseinheit 53 ein Spiralmuster erzeugt.
Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf ein solches Beispiel beschränkt.
Beispielsweise kann die Mustererzeugungseinheit 53 ein
sequenzielles Abtastmuster erzeugen, entlang dem das Interferometer 1 einen
sequenziellen Abtastvorgang für Reihen (oder Spalten) in
einer Richtung von einer Seite zur anderen, beispielsweise von oben
nach unten, durchführt.
-
In
der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung stellt die
Mustererzeugungseinheit 53 den Mittelpunkt P eines Spiralmusters
ein. Es wird erläutert, dass der Mittelpunkt P in der Emissionsrichtung von
Messlicht liegt, wenn das Interferometer 1 den Retroreflektor 11 aus
dem Blick verloren hat. Außerdem wird der Mittelpunkt P
an einer von dem Bezugspunkt c um einen bestimmten Abstand zum Retroreflektor 11 entfernten
Position eingestellt, welcher Abstand durch die Abstandsberechnungseinheit 31 berechnet
wurde, als das Interferometer 1 den Retroreflektor 11 aus
dem Blick verloren hat. Ungeachtet des Vorstehenden jedoch kann
die Mustererzeugungseinheit 53 den Mittelpunkt P eines
Spiralmusters an jeder beliebigen Position in der Emissionsrichtung von
Messlicht einstellen, wenn das Interferometer 1 den Retroreflektor 11 aus
dem Blick verloren hat.
-
In
der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung wird erläutert,
dass die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 auf
der Grundlage eines von jeder der ersten Lichtempfangseinheit 413 und der
zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegebenen Licht-Empfangen-Signals
beurteilt, ob das Interferometer 1 nun den Retroreflektor 11 aus
dem Blick verloren hat oder nicht, und auf der Grundlage dessen
beurteilt, ob das Interferometer 1 nun den Retroreflektor 11 gefunden
hat oder nicht, um den Musteremissions-Steuerungsschritt S7 und
den Nachführ-Steuerungsschritt S5 auszuführen.
Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf das vorstehende Beispiel
beschränkt. Die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 kann
jede Beurteilungsverarbeitung auf der Grundlage von einem der Licht-Empfangen-Signale
durchführen, die jeweils nur von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegeben werden,
um den Musteremissions-Steuerungsschritt S7 und den Nachführ-Steuerungsschritt
S5 auszuführen.
-
Das
heißt, auf der Grundlage von einem der Licht-Empfangen-Signale,
die jeweils nur von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegeben werden,
kann die erste Beurteilungseinheit 521 beurteilen, ob die an
der einen vorstehend genannten Lichtempfangseinheit (413 oder 422)
empfangene Lichtmenge nicht größer als der vorgegebene
erste Schwellwert ist oder nicht. Dann kann die Mustererzeugungseinheit 53 ein
Spiralmuster in einem Fall erzeugen, in dem von der ersten Beurteilungseinheit 521 beurteilt
worden ist, dass die an der einen Lichtempfangseinheit empfangene
Lichtmenge nicht größer als der vorgegebene erste
Schwellwert ist. In gleicher Weise kann auf der Grundlage des einen
der Licht-Empfangen-Signale, die jeweils nur von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegeben werden,
die zweite Beurteilungseinheit 522 beurteilen, ob die an
der einen Lichtempfangseinheit empfangene Lichtmenge größer
als der vorgegebene zweite Schwellwert ist oder nicht. Die Schritte
S10, S11 und S2 bis S5 werden in einem Fall ausgeführt,
in dem von der zweiten Beurteilungseinheit 522 beurteilt
worden ist, dass die an der einen Lichtempfangseinheit empfangene
Lichtmenge größer als der vorgegebene zweite Schwellwert
ist. Die Nachführ-Steuerungseinheit 51 veranlasst
den Änderungsmechanismus 121 in Schritt S5, den
Retroreflektor 11 weiter zu verfolgen. Die vorstehende
modifizierte Konfiguration, in der die Änderungsmechanismus-Steuerungseinheit 5 jede
Beurteilungsverarbeitung auf der Grundlage von einem der Licht-Empfangen-Signale,
die jeweils nur von der ersten Lichtempfangseinheit 413 und
der zweiten Lichtempfangseinheit 422 ausgegeben werden,
durchführt, um den Musteremissions-Steuerungsschritt S7
und den Nachführ-Steuerungsschritt S5 auszuführen,
erzeugt die gleichen vorteilhaften Wirkungen oder ähnliche wie
diejenigen der vorstehenden Ausführungsform. Außer
den vorstehenden Vorteilen bietet die modifizierte Konfiguration
den Vorteil der Einfachheit, da jede Beurteilungsverarbeitung auf
der Grundlage von einem der Licht- Empfangen-Signale erfolgt, die
jeweils nur von der ersten und zweiten Lichtempfangseinheit ausgegeben
werden.
-
In
der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung beginnt
das Interferometer 1 eine Suche nach dem Retroreflektor 11,
wenn es den Retroreflektor 11 aus dem Blick verliert. Das
Interferometer 1 kann unmittelbar nach dem Einschalten
nach dem Retroreflektor 11 suchen. Beispielsweise kann
die Suche nach dem Einschalten wie folgt ausgeführt werden.
Das Interferometer 1 emittiert ummittelbar nach dem Einschalten
einen Strahl Messlicht in einer beliebigen Richtung. Außerdem
bestimmt das Interferometer 1 den Mittelpunkt P eines Spiralmusters
in einer beliebigen Position in der Emissionsrichtung des Messlichtstrahls.
Als Nächstes legt das Interferometer 1 eine Ebene
fest, die durch den Punkt P führt und senkrecht zur Emissionsrichtung
des Messlichts ist. Dann erzeugt das Interferometer 1 ein
Spiralmuster, dessen Mitte der Punkt P auf der Ebene ist. Das Interferometer 1 sucht
nach dem Retroreflektor 11, während es entlang
des erzeugten Musters Messlicht emittiert.
-
Die
Erfindung kann bei einem Nachführtyp-Laserinterferometer
angewendet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2008-128899 [0002, 0022]
